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La géoarchéologie française au xxie siècle

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Nathalie Carcaud
, 
Gilles Arnaud-Fassetta

Partie I. Paléoenvironnements, biogéographie et paysages/Section I. Palaeoenvironments, biogeography and landscapes

Chapitre II. Dix ans de recherches géoarchéologiques au Pays dogon (Mali, Afrique de l’Ouest)

Focus sur des méthodologies récentes adaptées aux milieux fluvio-palustres africains

Yann Le Drézen, Aline Garnier, Aziz Ballouche, Laurent Lespez et Athina Pediaditaki Nalbant

Texte intégral

Introduction

1Depuis 1997, de nombreuses recherches archéologiques et paléoenvironnementales ont été conduites dans le cadre du programme « Peuplement humain et paléoenvironnement en Afrique de l’Ouest », coordonné par Eric Huysecom (université de Genève) et ayant pour objet d’étude le gisement d’Ounjougou localisé dans la vallée du Yamé (Pays Dogon, Mali ; Fig. 1). Elles ont permis de reconstituer, pour une période couvrant l’ensemble de l’Holocène, l’histoire du peuplement humain et de son cadre chronostratigraphique (Huysecom, 2002 ; Huysecom et al., 2004 ; Ozainne, 2006 ; Rasse et al., 2006 ; Le Drézen, 2008 ; Lespez et al., 2008 ; Ozainne et al., 2009 ; Lespez et al., 2011 ; Ozainne, 2011) ; du fonctionnement du système fluvio-palustre (Rasse et al., 2004, 2006 ; Le Drézen, 2008 ; Lespez et al., 2008 ; Le Drézen et al., 2010 ; Lespez et al., 2011) et des dynamiques holocènes des paysages végétaux (Eichhorn et Le Drézen 2006 ; Le Drézen, 2008 ; Eichhorn et Neumann, sous presse ; Garnier et al., 2013). Situé à la limite des domaines biogéographiques sahélien et soudanien, le plateau de Bandiagara présente un intérêt particulier pour comprendre la réponse des milieux de savanes face aux fluctuations climatiques et aux changements socio-économiques.

Fig. 1. Localisation de la zone d’étude. Altitude, 1 :> 750 m ; 2 : 500-750 m ; 3 : 350-500 m ; 4 : 200-350 m ; 5 : 0-200 m ; 6 : zone d'étude.

2Dans cette région semi-aride, là où les milieux enregistreurs sont rares, la reconstitution de l’histoire des paysages est difficile. Aussi, la plupart des études se sont principalement concentrées sur des dépôts lacustres ou marins (Maley, 1981 ; Lézine, 1989 ; Ballouche et Neumann, 1995 ; Salzmann et Waller, 1998 ; Salzmann et al., 2002 ; Lézine et al., 2005 ; Bouimetarhan et al., 2009). Aujourd’hui, si les variations climatiques sont assez bien renseignées pour l’Holocène, l’impact des sociétés sur leur environnement, notamment sur la végétation, reste encore peu documenté. Dans ce contexte, les indicateurs biologiques préservés dans les sédiments alluviaux sont d’un grand intérêt. En effet, par leur sensibilité et leur réactivité face aux actions humaines et aux changements hydroclimatiques, les cours d’eau et les zones humides associées constituent un très bon révélateur du fonctionnement des milieux et des sociétés. Ils enregistrent d’ailleurs très bien le signal incendie alors que peu de recherches ont été effectuées sur les feux passés à une échelle temporelle longue, de l’ordre du millénaire ou supérieure (Ballouche, 1998 ; Salzmann et al., 1998 ; Bird et Cali, 1998, 2002 ; Salzmann et al., 2002 ; Power et al., 2007) et que de nombreuses études géographiques, écologiques ou agro-forestières permettent de comprendre la dynamique des feux de végétation contemporains en Afrique de l’Ouest (Monnier, 1968 ; César, 1990 ; Monnier, 1990 ; Schulz et Pomel, 1992 ; Bruzon, 1994 ; Pomel et al., 1994 ; Dolidon, 2005 ; Caillault, 2011).

3Les recherches conduites à Ounjougou se sont appuyées sur plusieurs méthodes de terrain et de laboratoire. En raison de la mauvaise préservation des restes organiques dans les alluvions, il a été nécessaire de développer de nouveaux indicateurs. Les analyses récentes de l’Holocène ancien ont mis en évidence le potentiel des phytolithes dans la reconstitution des environnements végétaux à partir d’archives alluviales (Neumann et al., 2009) et cette étude a pu être poursuivie pour le reste de la période holocène (Garnier et al., 2013). Parallèlement, les analyses des paléoincendies ont pu être développées. À partir de ces deux types d’analyses réalisées sur les archives sédimentaires holocènes du site d’Ounjougou, nous proposons ici une reconstitution des dynamiques des paysages de savanes soudano-sahéliennes. Nous tenterons également de montrer l’intérêt de ces nouvelles méthodes pour la compréhension sur le temps long des relations nature-société et dans des environnements où les autres bio-indicateurs ne sont pas préservés.

Le contexte hydro-géomorphologique du site d’Ounjougou à l’Holocène

4Le climat actuel en Afrique soudano-sahélienne correspond à une distribution zonale rythmée principalement par le déplacement de la Zone Intertropicale de Convergence (ZITC) en réponse aux changements saisonniers du maximum d’insolation. En saison sèche (hiver), la ZITC migre vers le sud ; l’Afrique de l’Ouest est alors soumise à l’influence des hautes pressions sahariennes et à un flux continental d’est (l’Harmattan). En saison des pluies, la ZITC migre vers le nord, ce qui entraîne l’arrivée du flux de mousson. Le régime hydrologique du Yamé (principal cours d’eau du Pays dogon) est typiquement tropical, avec une période d’étiage en fin de saison sèche et une période d’écoulements actifs d’août à octobre. L’érosion actuellement visible sur les rives de cette vallée (Fig. 2) résulte d’une défluviation du cours du Yamé, due à une auto-capture survenue en 1936 (Rasse et al., 2006). L’érosion régressive contemporaine a été très rapide (augmentation par cinq des superficies de bad lands entre 1950 et 2006 ; Le Drézen, 2008). Les formations fluvio-palustres visibles en coupe, très riches en matière organique et très épaisses (10-20 m), permettent une caractérisation chronologique précise des réponses hydro-géomorphologiques du Yamé et de ses affluents. Ces formations sédimentaires reposent sur des formations gréseuses (Précambrien supérieur) encore visibles sur les interfluves du plateau de Bandiagara (Fig. 2).

5Les analyses géomorphologiques et micromorphologiques ont permis de reconstituer la dynamique du système fluvial au cours de l’Holocène (Le Drézen et al., 2010 ; Lespez et al., 2011). Quatre phases hydro-sédimentaires ont été enregistrées dans les formations alluviales de la vallée du Yamé. Elles reflètent une évolution climatique et des impacts anthropiques de plus en plus notables sur les paysages au cours des derniers millénaires. Ces phases sont dans un ordre chronologique : l’Holocène ancien (9785-6810 av. J.-C.), l’Holocène moyen (6810-4080 av. J.-C.), l’Holocène récent (1800-400 av. J.-C.) et enfin l’Holocène terminal (après 400 av. J.-C.). Après le Pléistocène supérieur, qui correspond localement à la période « ogolienne », caractérisée par des conditions climatiques arides (Lespez et al., 2008), l’Holocène ancien est marqué par un Optimum humide, qui modifie radicalement les paysages. Les cours d’eau de la zone sahélienne sont caractérisés par une compétence hydrologique élevée à l’origine du développement d’érosion hydrique et d’incisions importantes (Gasse, 2000), comme cela a pu être mis en évidence le long du Yamé (Lespez et al., 2011). Progressivement, une végétation soudanienne se développe sur les plateaux et les marges des zones humides permanentes, réduisant les phénomènes érosifs. L’aridification s’affirme il y a 5000-4000 ans (Holocène moyen) et a des fortes répercussions, tant sur le fonctionnement hydro-sédimentaires des vallées favorisant de nouveau une forte érosion des sols et un accroissement des transferts sédimentaires, que sur les paysages et les sociétés (Le Drézen et al., 2006, 2010). Ce changement a été enregistré dans de nombreux sites en Afrique de l’Ouest (Servant, 1983 ; Ballouche et Neumann, 1995 ; de Menocal et al., 2000 ; Gasse, 2000 ; Salzmann et al., 2002 ; Marchant et Hooghiemstra, 2004 ; Shanahan et al., 2006). À Ounjougou, on observe l’alternance de lamines sablo-limoneuses riches en charbons et macro-restes végétaux correspondant à des dépôts de saison des pluies, et de lamines limono-sableuses riches en particules charbonneuses, caractérisées par un granoclassement vertical positif et par un horizon d’oxydation et des fentes de dessiccation qui correspondent à des dépôts de saison sèche. Ainsi, les résultats obtenus attestent une accentuation de la saisonnalité et de la durée de la saison sèche pendant ce changement climatique majeur (Le Drézen, 2008 ; Le Drézen et al., 2010 ; Lespez et al., 2011).

Fig. 2. La vallée du Yamé (partie médiane). Au premier plan est visible une barre de grès ; au centre de la photographie, le Yamé photographié en mars 2007 (cliché Y. Le Drézen) ; en arrière plan sont perceptibles les affleurements étudiés (incision de 2 à 4 m).
La végétation correspond à une ripisylve riche en espèces exotiques et soudano-sahéliennes.

Vers une histoire des paysages

Intérêts de l’étude des phytolithes dans les environnements fluvio-palustres

6Les phytolithes sont des particules d’opale qui se forment par précipitation de silice amorphe (SiO2nH2O) entre et dans les cellules de nombreuses plantes. De composition minérale, les phytolithes sont très résistants aux attaques chimiques et physiques et ont l’avantage d’être préservés dans les formations supericielles et les sols au contraire des pollens qui ne sont conservés que dans les sédiments anoxiques de zones humides. Les phytolithes permettent ainsi d’étendre le champ d’investigation aux zones arides et dans des environnements fluviatiles. Malgré cela, les pollens ou les charbons ont souvent été privilégiés par les paléoenvironnementalistes en raison de leur signification taxonomique plus précise. En effet, le problème majeur des phytolithes est le phénomène de multiplicité (une espèce peut être représentée par plusieurs morphotypes) et le phénomène de redondance (un même morphotype peut représenter plusieurs espèces ; Rovner, 1971). Un phytolithe ne peut que rarement être relié à une espèce végétale précise, néanmoins sa morphologie est souvent caractéristique de grands groupes végétaux. En outre, la possibilité de différencier les sous-familles de Poaceae et d’identifier les phytolithes brulés permet d’obtenir des informations précises sur la composition de la végétation et sur l’impact des Hommes sur celle-ci. Dans cette étude, trois groupes de peuplement végétal ont pu être identifiés : 1) les dicotylédones ligneuses ; 2) les Poaceae, où trois sous-familles ont été distinguées : les Panicoideae, herbes hautes caractéristiques des savanes et des sols humides mais qui incluent aussi les espèces céréalières domestiquées comme le mil, le sorgho… ; les Chloridoideae, qui correspondent aux herbes basses xérophytiques de la savane sahélienne ; les Bambusoideae, avec l’espèce Oxytenanthera abyssinica qui pousse généralement dans les forêts galerie de la zone soudano-guinéenne ; 3) les familles spécifiques, avec les Arecaceae (palmiers qui croissent majoritairement le long des cours d’eau), les Cyperaceae et les Commelinaceae. Ces dernières peuvent être soit des plantes de milieux humides, soit des adventices. Enfin, les Podostemaceae, qui correspondent à des herbes localisées sur des rochers dans les cours d’eau à forte énergie, sont aussi diagnostiques d’un morphotype particulier.

7Au contraire des pollens, les phytolithes enregistrés dans les sols sont le résultat d’une décomposition locale des plantes (Fredlund et Tieszen, 1994 ; Piperno, 2006). Cependant, une étude portant sur la taphonomie des phytolithes dans les dépôts alluviaux indique qu’ils ont une origine différente selon la nature du transport qu’ils ont subi (Garnier et al., 2013). En général, les phytolithes identifiés dans les dépôts de chenal ont une origine extra-locale, provenant de la végétation des interfluves alors que ceux enregistrés dans les dépôts de plaine d’inondation représentent la forêt galerie locale. Ainsi, pour les échantillons fossiles, la nature sédimentaire des dépôts doit être considérée afin de déterminer l’échelle spatiale de reconstitution de la végétation.

De l’analyse des phytolithes à la reconstitution des dynamiques paysagères au cours de l’Holocène à Ounjougou

8Nous proposons ici une reconstitution de la végétation du fond de vallée à partir de l’étude de 20 échantillons issus des dépôts de plaine d’inondation holocènes. Dans un premier temps, les assemblages phytolithiques datant de l’Holocène moyen (6810-4080 av. J.-C.) indiquent une végétation très fermée dominée par les dicotylédones ligneuses (45-80 %) et les Bambusoideae (12-41 %). Les autres Poaceae ainsi que les Arecaceae sont faiblement représentés alors que les Commelinaceae, Cyperaceae et Podostemaceae sont rares. En revanche, les valeurs des phytolithes brulés sont remarquables, allant de 6 % à plus de 30 %.

9Pour le début de l’Holocène récent (3370-2700 av. J.-C.), les assemblages phytolithiques sont semblables avec une dominance de dicotylédones ligneuses et des Bambusoideae indiquant une végétation de fond de vallée toujours très fermée. La période suivante (2700-1800 av. J.-C.) marque un changement dans la composition des assemblages phytolithiques avec une légère ouverture des paysages. On observe une augmentation des phytolithes issus des Panicoideae mais aussi des Cyperaceae et des Commelinaceae. Les phytolithes brulés indiquent une baisse significative avec des valeurs aux alentours de 10 %.

10La fin de l’Holocène récent (1800-400 av. J.-C.) indique un retour vers une végétation plus fermée mais différente de l’Holocène moyen avec une dominance des dicotylédones ligneuses (67-77 %) et des Arecaceae (16-25 %). Le changement le plus évident est la forte baisse des Bambusoideae qui n’atteignent plus que 3 % à 8 % de l’assemblage total. La fin de cette période (HR2C : 900-400 av. J.-C.) est caractérisée par une nette augmentation des phytolithes de Poaceae qui atteignent entre 45 % et 51 % de l’assemblage total. De même, les Cyperaceae et les Commelinaceae augmentent de manière significative, comptabilisant entre 2 % et 5 %. Les dicotylédones ligneuses (30-48 %), les Arecaceae (8-10 %) ainsi que les phytolithes brulés (4-7 %) enregistrent des valeurs plus faibles que pour la période précédente.

11Enfin, les assemblages de l’Holocène terminal (post 390 av. J.-C.) confirment cette tendance à l’ouverture des paysages avec une nette augmentation des Poaceae (60-64 %), une disparition des Bambusoideae et une baisse des dicotylédones ligneuses (18-19 %).

12Ainsi, les assemblages phytolithiques identifiés dans les archives sédimentaires fluviatiles d’Ounjougou témoignent d’une évolution des paysages de fond de vallée au cours de l’Holocène. Les résultats suggèrent le passage d’une forêt galerie dense et fermée de type soudano-guinéenne au cours de l’Holocène moyen (VIIe-Ve millénaire av. J.-C.) à une végétation de fond de vallée nettement plus ouverte, proche de la végétation actuelle soudano-sahélienne depuis presque trois millénaires. Ainsi, en plus de la diminution de la densité ligneuse au sein des paysages de fond de vallée, les phytolithes indiquent un changement taxonomique avec notamment la disparition de l’espèce soudano-guinéenne Oxytenanthera abyssinica au profit d’autres espèces à affinités plus septentrionales.

Apport des phytolithes dans la détermination des variables de contrôle agissant sur les paysages

13Cette évolution paysagère enregistrée à Ounjougou est en accord avec les observations collectées à l’échelle régionale, qui indiquent partout un changement de la végétation en relation avec un climat qui devient plus aride du fait de la baisse des précipitations il y 5 000 ans. Cependant, le climat n’est pas la seule variable à prendre en compte dans le changement de végétation puisque les résultats indiquent un pourcentage élevé de phytolithes brulés entre 6000 et 1500 av. J.-C. Cette continuité dans l’enregistrement des phytolithes brulés et, de surcroît, concernant majoritairement des espèces de la forêt galerie, ne peut être que le résultat de l’action de l’Homme. De plus, les assemblages phytolithiques issus des sédiments datés de 2580-2350 av. J.-C. sont caractéristiques d’une soudaine augmentation des Panicoideae, sous-famille à laquelle appartient le mil (Pennisetum glaucum) ainsi que des plantes adventices (Commelinaceae et Cyperaceae). Grâce à la découverte de graines de mil (Ozainne et al., 2009), on sait que l’agriculture a été développée à Ounjougou dès les xviie-xvie s. av. J.-C. : on peut donc suggérer que les Hommes ont pratiqué l’agriculture plusieurs siècles auparavant, soit juste après les populations sahariennes de la vallée de Tilemsi, située à 250 km au Nord d’Ounjougou (Manning et al., 2011).

14L’analyse des phytolithes permet donc d’apporter des informations sur la composition des formations végétales, sur les conditions climatiques passées ou encore sur l’anthropisation des milieux (agriculture, feux…). Les phytolithes offrent ainsi de nouvelles perspectives pour les environnements où les autres indicateurs biologiques ne sont pas préservés.

Vers une histoire des feux au Pays dogon

La méthode du signal incendie dans les sédiments laminés

15Étudier le signal incendie nécessite au préalable des observations chrono-stratigraphiques et micro-morphologiques fines. La mise en place d’analyses à haute résolution à partir de sédiments laminés a été possible par différentes approches (complémentaires) de caractérisation et de quantification des particules charbonneuses. Cette double approche est confrontée aux analyses de lames minces, de lames palynologiques ou de données de tamisage (granularité > 100 µm).

16L’observation des particules charbonneuses à partir de lames minces « grand format » (6 x 14 cm) a été réalisée en lumière transmise et réfléchie (Scott, 1989 ; Jones et Chaloner, 1991 ; Vannière, 2001).

17L’observation des particules charbonneuses à partir de lames palynologiques (Faegri et Iversen, 1966) en lumière transmise et réfléchie (Clark et Royall, 1996 ; Noël, 2001 ; Vannière, 2001 ; Sebag, 2002) permet d’étudier les microcharbons de taille inférieure à 100 µm et de déterminer les différents degrés de réflectance. L’étude des degrés de réflectance permet de préciser la périodicité et l’intensité des incendies car les particules de moyenne réflectance correspondent à des feux moyens et ont une meilleure capacité de flottaison, tandis que les particules de plus forte réflectance ont été soumises à de fortes températures. Les particules charbonneuses d’une taille supérieure à 100 µm (Tinner et al., 1998 ; Vannière, 2001 ; Whitloch et al., 2007) sont observées à la loupe binoculaire après un tamisage et un traitement chimique (eau oxygénée) de 10 g de sédiments. L’objectif de ces recherches est de reconstituer l’histoire des incendies, leur mécanisme et leur conséquence sur les écosystèmes depuis plusieurs millénaires.

Un modèle saisonnier des feux

18La réalisation d’un modèle saisonnier du signal incendie pour les derniers millénaires s’appuie sur la caractérisation préalable d’un système intégrant les rythmes hydro-sédimentaires (Fig. 3), i.e. identifiant le fonctionnement saisonnier des milieux à la lumière des dépôts fluvio-palustres laminés (Le Drézen et al., 2006 ; Le Drézen, 2008 ; Le Drézen et al., 2010). Le modèle annuel de l’enregistrement des paléoincendies s’organise en trois phases : 1) transport lors de la saison des pluies des débris grossiers (minéral et organique) provenant du bassin-versant et déposés sous forme de lamines sablo-limoneuses ; 2) décantation de sédiments fins et de matière organique (charbons, feuilles…, visibles dans les lamines limono-sableuses) issus d’écoulements calmes à faible compétence en fin de saison des pluies et début de saison sèche ; 3) possible assèchement local et progressif des plans d’eau et des sédiments lors de saisons sèches longues et intenses, caractérisé par la formation de sols polygonaux et de liserés ferrugineux (oxydation superficielle et développement de fentes de dessiccation).

Fig. 3. Diagramme phytolithique des 6 000 dernières années de la vallée du Yamé.

Vers une histoire des feux au Pays dogon

19Au début de l’Holocène, les particules charbonneuses sont rares, arrondies et de très forte réflectance. Les premiers millénaires de l’Holocène sont pauvres (<100) en particules charbonneuses, ce qui laisse penser que les incendies sont peu fréquents. Une part des particules est certainement remaniée des dépôts limoneux du Pléistocène.

20À partir des VIe-Ve millénaires av. J.-C., les particules charbonneuses deviennent plus nombreuses (> 1 000/10 g de sédiments tamisés), de forme allongée et de réflectance moyenne (Fig. 4). Progressivement, à partir du VIe millénaire av. J.-C., le signal incendie révèle des feux plus nombreux à la charnière de la saison des pluies et de la saison sèche. La masse importante et le nombre (> 1 000) de charbons dans les dépôts de l’Holocène moyen et du début de l’Holocène récent (Fig. 4) peut s’expliquer par la densité de biomasse au sein d’une végétation à affinité soudano-guinéenne. Le caractère précoce de ces incendies pose cependant la question de leur origine anthropique. Grâce au modèle saisonnier de l’Holocène récent établi par la micromorphologie, les analyses du signal incendie permettent de proposer une lecture de l’enregistrement annuel des feux dans le bassin-versant du Yamé (Fig. 3). À partir du IVe millénaire av. J.-C., les dépôts de la saison des pluies contiennent en moyenne 600 particules charbonneuses (pour 10 g de sédiments tamisés) de taille supérieure à 100 μm (Fig. 4). Leurs formes sont arrondies et massives avec des réflectances élevées. Au sommet de ces lamines, à la charnière de la saison des pluies et de la saison sèche, les particules carbonisées sont nombreuses, de forme allongée, de petite taille (40 μm) et de réflectance faible à moyenne. Progressivement, au sein de la lamine limono-sableuse (au cours de la saison sèche), les particules charbonneuses deviennent plus nombreuses (900 à 3 000), de taille plus petite, de forme allongée et toutes en position verticale. Les réflectances sont moyennes à fortes et des fluctuations du nombre de particules charbonneuses sont perceptibles au cours des deux derniers millénaires av. J.-C. (Fig. 3).

Fig. 4. Modélisation des dépôts et des particules charbonneuses de la vallée du Yamé. 1 : lamine sablo-limoneuse (saison des pluies) ; 2 : lamine limono-sableuse (début de saison sèche) ; 3 : particules charbonneuses ; 4 : oxydation (fin de saison sèche) ; 5 : fentes de dessiccation ; 6 : feuilles (transition entre saison des pluies et saison sèche) ; 7 : très fort ; 8 : fort ; 9 : moyen ; 10 : faible.

21À partir du milieu de l’Holocène récent (2500 av. J.-C.), des incendies sont régulièrement enregistrés. Les feux parcourent une végétation de savane à affinité soudanienne, pour lesquelles les études paléobiologiques montrent le caractère pyrophile. L’interprétation du signal incendie lors d’un cycle annuel révèle trois phases :

  1. Lors des premières pluies, mobilisation et apport de particules charbonneuses issues de la végétation du bassin-versant (500 km²) brûlée lors de la saison sèche précédente. La taille et la surface importantes et la forme arrondie des particules observées viennent renforcer cette hypothèse (Berger, 1996). Lors de la saison des pluies, les particules sont transportées avec les alluvions minérales grossières par les écoulements compétents du Yamé. La réflectance très forte est liée en partie au degré de combustion élevé, typique de végétation sèche, même s’il peut aussi correspondre à un remaniement de charbons plus anciens lors des crues. L’abondance des charbons de bois et la quasi absence d’inversion de dates14 C pour l’Holocène récent confirment la régularité et la rapidité du « turnover » des particules charbonneuses, y compris dans les lamines les plus grossières.
  2. À la fin de la saison des pluies et au début de la saison sèche, on note un dépôt régulier et progressif des particules charbonneuses par décantation sur les rives du Yamé et dans les plans d’eau résiduels. Ces particules carbonisées ont un mode de transport soit fluviatile, soit éolien (Le Drézen, 2008), comme peuvent en témoigner leur forme allongée, leur petite taille et leur réflectance moyenne. Le niveau de réflectance peut être assimilé à des feux de faible intensité dans une végétation qui n’est pas encore totalement sèche. L’abondance des restes de feuilles dans cet horizon confirme son attribution à la fin de la saison des pluies et au début de la saison sèche.
  3. Au sommet des lamines fines, il y a dépôt rapide des particules produites par des feux de milieu et in de saison sèche. Les particules nombreuses, de réflectance élevée, indiquent des feux de forte intensité au sein d’une végétation très sèche.

22Au cours des deux millénaires apr. J.-C. (HT2 : ive-ve s. apr. J.-C. ; HT4 : xie-xiie s. apr. J.-C.), de nombreuses particules charbonneuses sont observées (~1 000/10 g de sédiments tamisés) jusqu’au xve s., avec des formes très allongées, des tailles assez grandes (> 150 µm) et une forte réflectance plutôt homogène. Dans les sédiments datés des derniers siècles (HT6-HT7 : xiiie-xvie s.), les particules charbonneuses diminuent progressivement et sont absentes dans les sédiments les plus récents (Fig. 3). Ainsi, durant l’Holocène terminal (au cours de deux derniers millénaires), le signal incendie reste régulier jusqu’au xve s., avec des feux présents chaque année lors des saisons sèches avant de diminuer drastiquement. Ces feux parcourraient des savanes soudano-sahéliennes (Fig. 4), en lien avec un système agropastoral (baobab, karité, néré) qui a pu se maintenir localement jusqu’au xxe s. L’enregistrement des feux s’amenuise et disparait toutefois dans les sédiments les plus récents, indiquant un recul des feux dans le bassin-versant. Aujourd’hui, à la différence de nombreuses autres régions d’Afrique de l’Ouest, le Plateau de Bandiagara ne connaît pratiquement pas de propagation des feux de savane (Dolidon, 2005). Cette évolution aboutit à la mise en place des paysages actuels qui correspondent souvent à un système agro-sylvo-pastoral intensif à Faidherbia albida.

Intérêts des méthodes, croisement des résultats et apports de l’analyse multi-proxies

Des paysages marqués par une aridification depuis 4 000 ans

23L’aridité croissante du climat au cours de l’Holocène, avec un allongement et une nette intensification de la saison sèche (Le Drézen, 2008 ; Le Drézen et al., 2010), peut expliquer la présence de feux réguliers dans une savane de type soudanienne (Fig. 4). Les fluctuations du nombre de particules charbonneuses au cours de ces six derniers millénaires indiquent que les feux peuvent être moins importants lors de phases climatiques plus humides, certainement en relation avec un degré de combustibilité de la biomasse élevée. Si le facteur climatique intervient sur la pluviométrie qui conditionne la quantité de biomasse, donc le matériel disponible pour la combustion puis la diffusion du feu, ce sont les pratiques des sociétés qui déterminent leur régime régulier à fréquence annuelle. La présence de feux précoces dans le bassin-versant du Yamé dans une biomasse qui n’est pas encore sèche témoigne aussi de ce caractère anthropique des incendies depuis près de 5 000 ans. La disparition assez récente des incendies dans le bassin-versant du Yamé s’explique par la faible biomasse qui ne permet pas une propagation régulière des feux et par des changements socio-économiques et environnementaux importants, dont la densification de l’occupation et l’intensification de l’agriculture au cours des derniers siècles (Le Drézen, 2008). De plus, le nombre d’espèces végétales, arborées ou non, hygrophiles et d’affinité soudano-guinéenne est en nette diminution au cours des 4 000 dernières années et renforce ce constat de paysages marqués par l’aridification.

Des paysages anthropisés

Le feu : marqueur des paysages de savane depuis plus de 5 000 ans

24L’enregistrement d’incendies réguliers et récurrents dans des dépôts saisonniers prouve une fréquence annuelle des feux de végétation depuis plus de 5 000 ans dans les savanes du Plateau de Bandiagara et permet d’en connaître le régime. La présence de feux du début à la fin de la saison sèche, voire dès la fin de la saison humide, est un élément d’interprétation important. Elle témoigne d’incendies différents au sein d’un même cycle saisonnier. Si les incendies de saison sèche peuvent avoir une origine naturelle, dans les savanes soudaniennes, leur fréquence annuelle est en revanche un argument pour envisager l’origine anthropique de leur déclenchement. Les feux précoces, bien identifiés à la fin de la saison des pluies et au tout début de la saison sèche, dénotent une origine anthropique encore plus probable. Le feu a pu être anciennement utilisé par les Hommes comme moyen de maîtrise de l’environnement végétal dans une multitude d’objectifs (chasse, protection, nettoyage, entretien des savanes-parcs, ouverture de la végétation riveraine…). L’identification pour cette période de la domestication du mil sur le site d’Ounjougou (Ozainne et al., 2009) permet de mettre précisément ce régime de feux en relation avec l’émergence d’agrosystèmes néolithiques fondés sur une agriculture extensive (Fig. 5).

Des agrosystèmes divers depuis 4 000 ans

25Le croisement des analyses paléobotaniques (phytolithes, palynologie, palynofaciès, anthracologie…) permet de bien percevoir la dynamique des paysages au cours des quatre derniers millénaires (Le Drézen, 2008). Au début de l’Holocène récent, les taxa dominants ont des affinités soudano-guinéennes (Lophira, Parinari, Uapaca, Alchornea ou Syzygium). Les paysages de la vallée du Yamé se présentent comme une mosaïque « grand format » (Fig. 4), associant une savane ouverte et différents types de forêt (claire ou sèche), avec des forêts galeries près des zones humides. Il y a 4 000 ans, la végétation correspondait à des savanes denses (Fig. 5) à faciès soudano-guinéen (Lophira, Parinari) et des galeries forestières (Uapaca, Alchornea, Syzygium). Une ouverture des paysages est attestée par les phytolithes avec une forte augmentation des Poaceae au profit de formations de plus en plus soudaniennes ouvertes. Vers 1110 av. J.-C., lors d’une courte phase humide (HR2B), les paysages végétaux ont eu tendance à se refermer légèrement (Fig. 5). Les données des phytolithes, palynologiques et de signal incendie indiquent en effet une recrudescence des espèces arborées et une baisse desparticules charbonneuses. La fin de la deuxième séquence de l’Holocène récent (1800-400 av. J.-C.) est déterminante dans la transformation de la physionomie des savanes. Les espèces soudanoguinéennes (comme Aracaceae) disparaissent, tandis que les espèces soudaniennes se développent accompagnées par des soudano-sahéliennes (Cyperaceae, Commelinaceae). Les espèces les plus exigeantes en terme d’humidité reculent et se replient de plus en plus sur les rives des mares dans une forêt galerie toujours riche taxonomiquement. Les mares se tarissant régulièrement en saison sèche, certaines espèces comme Uapaca vont disparaître.

Fig. 5. Synthèse des données de signal incendie.

Une agriculture intensive depuis le xive s

26Depuis 700 ans, la vallée du Yamé connaît une emprise constante et accrue des sociétés dans un contexte climatique marqué par une grande instabilité (occurrence de périodes caractérisées par des écoulements actifs engendrant de fortes crises érosives). L’importance de l’érosion aboutit à l’engorgement de la vallée par des colluvions, dénudant les interfluves gréseux de leurs sols. Le climat peut en partie expliquer cette dynamique mais une telle instabilité est aussi due au rôle des Hommes. Le système des jachères, leur mise à feu régulière chaque année, ont continué à façonner le milieu. Les espaces agricoles deviennent certainement de plus en plus importants dans le bassin-versant du Yamé car l’outillage en fer permet l’amélioration des techniques de défrichement et l’augmentation des surfaces cultivées. Malgré leur grande efficacité et leurs nombreux effets bénéfiques, les feux ont probablement entraîné une forte dégradation des couvertures végétales (disparition des Bambusoidae) et pédologiques (développement des zones de bad lands) dans des systèmes à faibles densités humaines comme l’était les environnements des popluations pré-dogon et dogon. En renforçant l’impact de la variabilité hydroclimatique, l’intensification de l’agriculture et la réduction des périodes de jachère, associées aux feux, ont sans doute été favorables à l’expression de la morphogenèse des crues torrentielles comme le montre les observations réalisées ces dernières années en particulier.

Vers une histoire de la pyrophilie en Afrique de l’Ouest

27Le caractère pyrophile de la végétation est remarquable avec de très nombreux éléments liés au feu dont les groupes des Combretaceae et des Sapotaceae (Vitellaria), Parkia, Pterocarpus, Prosopis voire Alchornea (en marge de la galerie forestière), présents tout au long de l’Holocène récent. La quantité impressionnante de charbons et phytolithes brûlés dans les sédiments des derniers millénaires av. J.-C. autorise une analyse précise du signal incendie, qui aide à une meilleure compréhension des paysages de savanes et perception du rôle des forçages naturels et anthropiques. L’histoire de la pyrophilie dans l’espace africain de l’Ouest a longtemps été supposée. Désormais, le rôle des sociétés sur le façonnement et l’évolution paysages de savane depuis plus de 5 000 ans peut être démontré, en particulier grâce à l’analyse des bio-indicateurs des paléo-feux. Les feux ont été présents au cours de l’Holocène mais sont restés rares au cours des premiers millénaires. À la fin de l’Holocène moyen, les feux se sont développés dans des zones humides (ripisylves, bambouseraies, etc.) et ce phénomène est resté croissant jusqu’à la fin de l’Holocène récent, il y a 2 000 ans. Le rôle des sociétés peut être mis en avant pour ces feux précoces en raison d’une biomasse très humide, jusqu’au milieu de l’Holocène récent (3000 av. J.-C.), empêchant l’éclosion et la circulation des feux. Cette part anthropique a pu être mise en évidence encore plus précisément pour la fin de l’Holocène récent par l’étude des sédiments saisonniers qui permettent d’indiquer des feux dès la fin de la saison des pluies, nécessitant alors l’intervention de l’Homme pour être déclenchés. Ces feux débutent ainsi très tôt dans l’histoire des sociétés agro-pastorales de la région, et diverses explications sont envisageables : la volonté des pasteurs-nomades d’avoir un accès à l’eau dès la fin de l’Holocène moyen ; le défrichement de parcelles ou l’enrichissement des sols pour les agriculteurs à la fin de l’Holocène récent. Ainsi, l’histoire des feux de végétation en Afrique de l’Ouest depuis 5 000 ans permet de mieux comprendre : 1) le rôle des sociétés dans la dynamique des paysages et ; 2) que la période clé pour étudier les paysages actuels et leur enracinement historique est l’Holocène récent soit les trois derniers millénaires av. J.-C. Au cours de l’Holocène terminal, les feux diminuent progressivement puis disparaissent vers le xviie s. en Pays dogon, ce phénomène pouvant s’expliquer par des densités progressivement de plus en plus importantes dans la région (une des régions soudano-sahélienne les plus densément peuplées d’Afrique de l’Ouest) et l’essor d’une agriculture intensive.

Fig. 6. Synthèse des études de signal incendie, palynologiques et de phytolithes.

Conclusions

28Ces dernières années, les recherches géoarchéologiques en Pays dogon ont permis de mieux comprendre l’histoire des paysages de cette région d’Afrique soudano-sahélienne, en particulier les dynamiques climatiques et l’histoire des sociétés. Les changements environnementaux enregistrés dans la vallée du Yamé, montrent que les paysages végétaux ont considérablement évolué au cours des cinq derniers millénaires. Comme en témoignent les analyses des phytolithes, la végétation des savanes de l’Holocène récent comporte de nombreuses espèces pyrophiles, signant des feux réguliers. L’analyse du signal incendie a permis de préciser l’origine de cette spécificité de la végétation en quantifiant l’apport des particules charbonneuses, leurs caractéristiques morphologiques et les modalités de leur dépôt. Ainsi, le site d’Ounjougou offre un contexte sédimentaire propice à la caractérisation du régime des incendies et de la dynamique biogéographique, à partir des dépôts fluvio-palustres (rythmites) de l’Holocène récent. Depuis plus de 5 000 ans, le bassin-versant du Yamé a connu des feux généralisés et de fréquence quasi-annuelle. Cette régularité n’est remise en cause qu’au cours des derniers siècles. L’accentuation, au cours de l’Holocène récent, de la saisonnalité du fonctionnement hydrologique, avec une durée et une intensité plus importantes de la saison sèche, caractérise un contexte paléoclimatique favorable au développement des incendies de végétation. Cependant, le retour annuel des feux autour du site d’Ounjougou, en particulier en début de saison sèche, indique une origine en grande partie anthropique. Elle est à mettre en relation avec un rôle croissant des sociétés avec différentes logiques de maîtrise de leur environnement : ouverture de la végétation riveraine des cours d’eau, entretien des savanes parcs, pratique de la culture du mil…

29La multiplication des méthodes de terrain et de laboratoire a permis d’affiner l’histoire des paysages, des sociétés, des climats dans une région trop souvent délaissée en raison de la difficile préservation des restes archéologiques et organiques. Dans une démarche géoarchéologique, le croisement de résultats à partir de méthodologies originales permet une analyse fine de la dynamique environnementale holocène et de mieux comprendre le rôle des sociétés anciennes dans le façonnement des paysages de savanes ouest-africaines caractérisées par l’émergence progressive des systèmes agro-sylvo-pastoraux complexes.

Remerciements

30Nous souhaitons remercier sincèrement le responsable du programme « Peuplement et paléoenvironnement en Afrique de l’Ouest », Eric Huysecom, ainsi que les différents collègues pluridisciplinaires français, allemands et maliens. Nous souhaitons remercier également les villageois du Pays dogon (Dimbal, Gologou), et les partenaires financiers à ces différents programmes de recherche (ANR-DFG, CNRS, FNRS,…), ainsi que nos laboratoires de recherches respectifs et universités. Nous souhaitons enfin remercier sincèrement les relecteurs anonymes de cet article.

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Table des illustrations

Légende Fig. 1. Localisation de la zone d’étude. Altitude, 1 :> 750 m ; 2 : 500-750 m ; 3 : 350-500 m ; 4 : 200-350 m ; 5 : 0-200 m ; 6 : zone d'étude.
URL http://books.openedition.org/editionscnrs/docannexe/image/21879/img-1.jpg
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Légende Fig. 2. La vallée du Yamé (partie médiane). Au premier plan est visible une barre de grès ; au centre de la photographie, le Yamé photographié en mars 2007 (cliché Y. Le Drézen) ; en arrière plan sont perceptibles les affleurements étudiés (incision de 2 à 4 m).La végétation correspond à une ripisylve riche en espèces exotiques et soudano-sahéliennes.
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Fichier image/jpeg, 371k
Légende Fig. 3. Diagramme phytolithique des 6 000 dernières années de la vallée du Yamé.
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Légende Fig. 4. Modélisation des dépôts et des particules charbonneuses de la vallée du Yamé. 1 : lamine sablo-limoneuse (saison des pluies) ; 2 : lamine limono-sableuse (début de saison sèche) ; 3 : particules charbonneuses ; 4 : oxydation (fin de saison sèche) ; 5 : fentes de dessiccation ; 6 : feuilles (transition entre saison des pluies et saison sèche) ; 7 : très fort ; 8 : fort ; 9 : moyen ; 10 : faible.
URL http://books.openedition.org/editionscnrs/docannexe/image/21879/img-4.jpg
Fichier image/jpeg, 191k
Légende Fig. 5. Synthèse des données de signal incendie.
URL http://books.openedition.org/editionscnrs/docannexe/image/21879/img-5.jpg
Fichier image/jpeg, 219k
Légende Fig. 6. Synthèse des études de signal incendie, palynologiques et de phytolithes.
URL http://books.openedition.org/editionscnrs/docannexe/image/21879/img-6.jpg
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Auteurs

Maître de conférences, Université Panthéon-Sorbonne (Paris 1), Unité Mixte de Recherche (UMR 8586) CNRS/universités Paris 1, Paris 4 et Paris 7/EPHE/IRD (Pôle de Recherche pour l’Organisation et la Diffusion de l’Information Géographique), Paris, France (yann.le-drezen@univ-paris1.fr).

Maître de conférences, Université Paris Est-Créteil (Paris 12), Unité Mixte de Recherche (UMR 8591) CNRS/universités Paris 1 et Paris 12/INRAP (Laboratoire de Géographie Physique : Environnements Quaternaires et Actuels – LGP), Meudon, France (aline.garnier@unicaen.fr).

Professeur, Université Paris Est-Créteil (Paris 12), Unité Mixte de Recherche (UMR 6554) CNRS/universités Angers, Bretagne Occidentale, Caen, Nantes et Rennes 2 (Littoral, Environnement, Télédétection, Géomatique – Géographie Physique et Environnement), Caen, France, et Unité Mixte de Recherche (UMR 8591) CNRS/universités Paris 1 et Paris 12/INRAP (Laboratoire de Géographie Physique : Environnements Quaternaires et Actuels), Meudon, France (laurent.lespez@u-pec.fr).

© CNRS Éditions, 2015

Conditions d’utilisation : http://www.openedition.org/6540

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